引言
环境对人体的影响一直受大众的关注。近日，来自南京医科大学的张正东、王美林教授团队在Advanced Science（IF=16.806）发表题为“细颗粒物通过细胞外囊泡携带的let-7i-5p调控MAPK信号通路进而诱发儿童哮喘”的研究成果，揭示了我们关注的PM2.5对儿童哮喘影响的内在机制。诺禾致源在此承担外泌体miRNA的测序分析工作。
文章背景
支气管哮喘（bronchial asthma）是儿童较常见的慢性病，细颗粒物（PM2.5）暴露是其发作的主要诱因之一。先前研究表明，PM2.5进入气道后使人支气管上皮细胞（HBE）受损，进而刺激多种免疫细胞释放大量细胞因子，增加下游人支气管平滑肌细胞（HBSMC）收缩功能蛋白表达，引起气道高反应，诱发咳嗽、胸闷等哮喘相关症状。然而，哮喘发病的复杂机制，特别是HBE细胞和HBSMC之间的细胞间通讯，尚未完全阐明。因此迫切需要探索PM2.5诱发儿童哮喘的综合机制。
研究结果
研究发现PM2.5刺激HBE细胞分泌的细胞外囊泡（PM2.5-HBE-EVs），可以“横向”引起正常HBE细胞毒性效应，以及“纵向”增强敏感性HBSMC收缩性。对哮喘/正常儿童血浆中分离的EVs、PM2.5-HBE/NC-HBE细胞分泌的EVs进行miRNA测序，发现EVs携带的let-7i-5p在PM2.5-HBE细胞和哮喘儿童血浆中均显著高表达。EVs携带的let-7i-5p能够区分哮喘儿童与对照组，且与传统哮喘临床指标IgE联合诊断的效果更好，表明let-7i-5p可能是PM2.5诱导儿童哮喘的生物标志物。构建细胞离体模型进一步验证PM2.5-HBE-EVs携带的let-7i-5p“横向”诱导受体HBE细胞的细胞毒性，并增加“纵向”敏感性HBSMC的收缩性的能力。结合RBPDP数据库，通过共定位、RIP等功能实验挖掘let-7i-5p特异性结合的蛋白ELAVL1。通过靶基因预测到169个潜在靶基因主要功能富集在与细胞活动相关的通路上，其中MAPK通路的功能与哮喘相关。体内幼年小鼠哮喘模型与体外功能实验表明，let-7i-5p过表达显著增加受体细胞中JNK、ERK和p38的磷酸化，显著降低野生型DUSP1 3′-UTR报告基因的荧光素酶活性。在PM2.5刺激下，let-7i-5p主要通过与装载蛋白ELAVL1相互作用，被包裹进入HBE细胞分泌的细胞外囊泡内，随后被“横向”受体细胞-正常HBE和“纵向”受体细胞-敏感性HBSMC内化，抑制其靶基因DUSP1表达，增加JNK、ERK和p38的磷酸化，从而激活MAPK信号通路，“横向”破坏气道第一道防线及“纵向”增强终极效应细胞收缩能力，引起气道高反应，进而诱发儿童哮喘。
部分结果展示
图1 EVs鉴定
图2 EVs-miRNA测序结果
图3 let-7i-5p靶基因预测及功能富集分析
图4 经PM2.5-HBE细胞分泌的EVs包装的let-7i-5p通过调节其靶基因DUSP1的表达和激活受体细胞中的MAPK信号通路诱导哮喘
研究思路
小结
作为液体活检的检测手段之一，外泌体样本来源广泛。凭借针对性富集方式和鉴定手段，诺禾致源积累了丰富的外泌体组学服务经验，可接样本类型涵盖血清、血浆、细胞上清、各种体液以及组织。通过高通量测序鉴定功能性分子，筛选biomarker，挖掘功能作用网络，解析细胞间信息传递机制，完成生命活动中的闭环调控。
网友评论